Helium is na waterstof het meest voorkomende element in het heelal. Maar wetenschappers weten niet precies hoeveel er eigenlijk in de atmosfeer van de zon zit, waar het moeilijk te meten is. Het kennen van de hoeveelheid helium in de zonneatmosfeer is belangrijk om de oorsprong en versnelling van de zonnewind te begrijpen - de constante stroom geladen deeltjes van de zon.

In 2009, NASA lanceerde een sondeerraketonderzoek om helium te meten in de uitgebreide zonneatmosfeer - de eerste keer dat we een volledige wereldkaart hebben verzameld. De resultaten, onlangs gepubliceerd in Natuurastronomie , helpen ons onze ruimteomgeving beter te begrijpen.

Eerder, bij het meten van de verhoudingen van helium tot waterstof in de zonnewind wanneer deze de aarde bereikt, waarnemingen hebben veel lagere verhoudingen gevonden dan verwacht. Wetenschappers vermoedden dat het ontbrekende helium mogelijk was achtergebleven in de buitenste atmosferische laag van de zon - de corona - of misschien in een diepere laag. Ontdekken hoe dit gebeurt, is essentieel om te begrijpen hoe de zonnewind wordt versneld.

Om de hoeveelheid atmosferisch helium en waterstof te meten, NASA's Helium Resonantie Verstrooiing in de Corona en Heliosfeer, of HERSCHEL, klinkende raket nam beelden van de zonnecorona. Onder leiding van het Naval Research Lab in Washington, gelijkstroom, HERSCHEL was een internationale samenwerking met het Osservatorio Astrofisico di Torino in Italië en het Institute d'Astrophysique Spatiale in Frankrijk.

Uit de waarnemingen van HERSCHEL bleek dat helium niet gelijkmatig rond de corona was verdeeld. Het equatoriale gebied had bijna geen helium, terwijl de gebieden op de middelste breedtegraden het meeste hadden. In vergelijking met beelden van ESA/NASA's Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), de wetenschappers waren in staat om de overvloed aan te tonen op de middelste breedtegraden die overlapt met waar de magnetische veldlijnen van de zon uitkomen in het zonnestelsel.

Hieruit blijkt dat de verhouding van helium tot waterstof sterk samenhangt met het magnetische veld en de snelheid van de zonnewind in de corona. De equatoriale gebieden, die lage helium-abundantiemetingen had, overeenkomende metingen van de zonnewind in de buurt van de aarde. Dit wijst erop dat de zonneatmosfeer dynamischer is dan wetenschappers dachten.

Het onderzoek van de HERSCHEL-sonderingsraket draagt ​​bij aan een oeuvre dat probeert de oorsprong van de langzame component van de zonnewind te begrijpen. HERSCHEL onderzoekt op afstand de elementaire samenstelling van het gebied waar de zonnewind wordt versneld, die kunnen worden geanalyseerd in combinatie met in situ metingen van het binnenste zonnestelsel, zoals die van de Parker Solar Probe. Terwijl de hitte van de zon voldoende is om het lichtste element - geïoniseerde waterstofprotonen - van stroom te voorzien om als een supersonische wind aan de zon te ontsnappen, andere fysica moet helpen bij het versnellen van zwaardere elementen zoals helium. Dus, het begrijpen van elementaire overvloed in de atmosfeer van de zon, biedt aanvullende informatie terwijl we proberen het volledige verhaal te leren van hoe de zonnewind wordt versneld.

In de toekomst, wetenschappers zijn van plan meer waarnemingen te doen om het verschil in abundanties te verklaren. Twee nieuwe instrumenten – Metis en EUI aan boord van de Solar Orbiter van ESA/NASA – zijn in staat om vergelijkbare wereldwijde abundantiemetingen te doen en zullen helpen nieuwe informatie te verstrekken over de heliumverhouding in de corona.